Mon capteur : suite

7 août 2011

Après avoir publier mon précédent billet (la Voie lactée sur mon capteur), je me suis dis qu'il serait interressant d'aller plus loin et de me renseigner une fois pour toute sur ce qu'était réellement ce fameux capteur. Voici le résultat :

Mais kescekecé le capteur ?

En photographie numérique, le capteur est l'équivalent du film photographique : il permet la fixation de l'image via un apport de lumière, non plus grâce à une émulsion à base d'halogénures d'argent, mais grâce à des photodiodes ou photosites qui convertissent les photons reçus en signal électrique (en gros comme les capteurs solaires). Ce signal est amplifié, numérisé par un convertisseur analogique/digital, avant d'être traité par un processeur et transformé en format JPEG ou TIFF. L'image est alors maintenant directement visible.
Pour les photographes qui veulent décider du rendu de leurs photos sans que le processeur ne les interprète, il existe le format image RAW (brut). Les données numérisées issues des photosites sont directement enregistrées, sans passer par le processeur. « L’image » ainsi créée n’en est pas une à proprement parlé, il s’agit plutôt d’une sorte de négatif numérique.

Mais comment il est foutu, ce capteur ?

Sans trop rentrer dans des explications purement électroniques qui sont à mes yeux assez ennuyeuses, le capteur prend la forme d’un circuit intégré avec une zone d’analyse de plusieurs centaines de milliers de photosites (leur nombre est lié à la définition de l’image). Chaque photosite est recouvert par une lentille microscopique qui recueille la lumière sur toute la surface disponible et la concentre. Vient au-dessus de ces lentilles un filtre dit de Bayer : à chaque photosite est associé un filtre de couleur rouge, vert ou bleu. Afin de s’approcher au mieux de la sensibilité de l’œil, pour chaque groupe de 4 photosites, il y a un filtre rouge, deux filtres verts et un filtre bleu.

source : http://www.photographiz.com/cours_photographie/couleur_numerique/

Et la qualité de l’image dans tout ça ?

1 photosite = 1 pixel. Donc pour un appareil photo d’une définition de 10 Mpix, il y aura autant de photosites. Mais ce qui est important, du point de vu qualité, va être leur taille et donc celle du capteur : à définition équivalente, les photosites d’un grand capteur seront plus grands que ceux d’un petit capteur. Et plus les photosites vont être grands, plus ils recevront de la lumière et donc les informations qui lui sont liées. A contrario, la réduction de la surface des photosites entraînera une baisse de la dynamique (perte de détail sur les zones claires et sombres) et une augmentation du niveau de bruit (due à des phénomènes électriques). La figure ci-dessous liste les différentes tailles de capteur existant sur le marché. Les apn compact sont dotés de petits capteurs alors que les apn dédiés aux professionnels sont dotés de capteurs dits plein format (24x36 mm). Mais la qualité à un prix : comptez débourser pas moins de 2000 euros pour ces derniers !

source : http://www.cnetfrance.fr/produits/s-y-retrouver-dans-la-taille-des-capteurs-en-photo-numerique-39713467.htm

Ok, mais alors, qu’elle est l’utilité d’avoir un appareil à grand nombre de pixel ?

D’abord distinguons deux termes : définition et résolution. La définition d’une image correspond au nombre de pixels qui la composent : pour une image de 2592x3872 px, sa définition sera d’environ 10 millions de pixels (soit 10 millions de photosites si vous avez bien suivi !). La résolution correspond elle aux nombres de pixel par unité de surface (densité). Elle s’exprime en PPI (Pixel Per Inch) ou PPP (Pixels par Pouce – 1 pouce = 2,54 cm), en DPI (Dot Per Inch) pour la résolution d’impression.
Les pixels d’une photo n’ont pas de taille à proprement parlé. Ce n’est que lorsque qu’on attribue à l’image une résolution particulière que les pixels vont en avoir une (de manière représentative) : ainsi, si on travaille en 300 PPP (résolution optimale pour l’impression), il faudra 300 pixel pour imprimer 1 pouce. Il y aura donc davantage d‘informations par pouce que si on travaille en 72 PPP (résolution écran). Et qui dit davantage d’informations dit meilleure qualité.
Pour info, voir le tableau en dessous qui donne l’équivalence entre la résolution nécessaire à une distance donnée pour que l'œil humain ne soit plus capable de faire la différence sur les détails.

source : http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9solution_%28imagerie_num%C3%A9rique%29

Dans la pratique, les tirages photo (c’est la finalité d’une prise de vu, ne l’oublions pas !) devront être fait à une résolution de 300 DPI pour qu’ils aient une qualité correcte. Maintenant, si je veux faire un tirage d’une de mes photos (mon appareil à une résolution de 10 mpix) en 10x15 cm, la résolution de mon image sera de 1181x1764 px (en 300 dpi) soit un peu plus de 2 Mpix. Un appareil photo de 2 Mpix m’aurait donc suffit ! Pour un tirage en 20x30, un appareil photo de 8 Mpix m’aurait également suffit.
Comment changer la résolution de l’image ? Il existe différents logiciels qui permettent de le faire, le plus connu (et le plus cher !) étant Photoshop. Des logiciels gratuits comme XnView et Gimp le font également très bien.

Donc pour répondre à la question initiale : un appareil à grand nombre de pixel se révèle donc utile pour ceux qui veulent de très grands formats de tirage ou des recadrages serrés. Pour ceux qui se cantonnes aux petits formats, pas besoin de beaucoup de pixels !

PS : je suis loin d’avoir été exhaustive dans mes propos et ce que vous venez de lire est une synthèse des principales informations (que j'estime être) à savoir sur le capteur et la qualité d’image. Donc si vous voulez en savoir plus, cliquez sur les liens listés ci-dessous :

Du capteur à l'image (Futura sciences)
La photographie numérique (de l'appareil photo aux objectifs, en passant par le capteur, les formats d'images, etc ...)
Pour les physiciens : cours sur le capteur d'images (P. Bonnet - Cours de traitement de l'image - Université de Lille 1)